Мутировавший ген Arl13b заставил нейроны (красный, зеленый) образовывать кластеры и другие аномалии в мозге этой мыши.
Исследователи определили роль гена, известного как Arl13b, в управлении формированием и правильным размещением нейронов на ранних стадиях развития мозга. Мутации в гене могут помочь объяснить пороки развития мозга, часто наблюдаемые при нарушениях нервного развития.
Исследование, проведенное командой из Медицинской школы Университета Северной Каролины, было опубликовано 30 июня в журнале Nature Neuroscience.
"Мы хотели лучше понять, как устроена кора головного мозга," сказала старший автор исследования Ева Антон, доктор философии, профессор кафедры клеточной биологии и физиологии и член Центра нейробиологии UNC. "Изученные нами клетки – радиальные глиальные клетки – обеспечивают основу для формирования мозга, создавая нейроны и направляя их туда, куда они должны идти. Это первый шаг в формировании функциональной нейронной схемы в головном мозге. Это исследование дает нам новую информацию о механизмах, участвующих в этом процессе."
Исследователи заинтересовались геном Arl13b из-за его экспрессии в части клетки, называемой первичной ресничкой, и его связи с редким неврологическим заболеванием, известным как синдром Жубера. Синдром характеризуется пороками развития головного мозга и признаками аутизма.
"Помимо помощи в понимании важного клеточного механизма, участвующего в нормальном развитии мозга, это исследование может предложить объяснение некоторых пороков развития, наблюдаемых у пациентов с синдромом Жубера," сказал Антон. Хотя для этих пациентов нет немедленного клинического применения, исследование действительно помогает пролить свет на факторы, лежащие в основе заболевания. "Он показывает, что могло пойти не так у некоторых пациентов, что привело к порокам развития," сказал Антон.
Кора головного мозга, головной мозг "серое вещество," отвечает за функции высшего порядка, такие как память и сознание. Подобно строителям строительных лесов, которые используют для перемещения людей и материалов во время строительства, радиальные глиальные клетки обеспечивают поучительную матрицу для создания основных структурных особенностей коры головного мозга. По словам Антона, ошибки в формировании и развитии радиальных глиальных клеток могут привести к структурным проблемам в мозге по мере его развития.
И мыши, и люди имеют ген Arl13b. Исследователи создали серию мышей с мутациями в гене Arl13b на разных стадиях развития, чтобы отслеживать влияние мутаций на развитие мозга. Они обнаружили, что этот ген имеет решающее значение для способности радиальных глиальных клеток воспринимать сигналы через придаток, называемый первичной ресничкой. Без этой сигнальной способности лучевая глия не могла организоваться в инструктивный каркас, способный управлять упорядоченным формированием коры головного мозга. "Реснички в этих клетках играют важную роль в начальной установке этого каркаса," сказал Антон. "Без функционирующего гена Arl13b клетки не могли определять полярность и формировались бессистемно. В результате они сформировали уродливую кору головного мозга с эктопическими кластерами нейронов вместо упорядоченных слоев нейронов с соответствующими связями, которые можно было бы ожидать, в развивающемся мозге.